JP2002188440A - 集合管の製造方法並びにこの方法によって製造された集合管 - Google Patents

集合管の製造方法並びにこの方法によって製造された集合管

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JP2002188440A
JP2002188440A JP2000381731A JP2000381731A JP2002188440A JP 2002188440 A JP2002188440 A JP 2002188440A JP 2000381731 A JP2000381731 A JP 2000381731A JP 2000381731 A JP2000381731 A JP 2000381731A JP 2002188440 A JP2002188440 A JP 2002188440A
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seam surface
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Yoshihiro Furuhashi
義宏 古橋
Hatsuo Kawakami
初夫 川上
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Sakura Kogyo KK
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Sakura Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 集合管の本来の性能をより向上させるととも
に、製造工程の削減化を図り、コスト低減に寄与する新
規な集合管の製造手法を提供する。 【解決手段】 本発明は、複数の受入口2と、消音器M
側に接続される吐出口3とを具え、エンジン側から送り
出された排気ガスGを集合させた後、消音器M側へと排
出する集合管1を製造するにあたり、平板状の金属素材
Wを準備するブランク準備工程と、この金属素材Wを一
対の対向型の間に挟み込み、半面側となる非シーム面1
Aを形成する非シーム面形成工程と、更にこの金属素材
Wを他の対向型によって挟み込み、残余の半面側となる
シーム面1Bを形成するシーム面形成工程と、突き合わ
された両方のシーム端縁Sを、ほぼ移送管4の長手方向
に沿うように溶接する溶接工程とを具えていることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は例えば自動二輪車用
のエンジンから排出される排気ガスを集合させ、消音器
側へと導く集合管の製造手法として適切なものであっ
て、特に平板状に打ち抜かれた一体の金属素材を塑性変
形させて集合管を形成するようにした新規な製造手法に
係るものである。
【0002】
【発明の背景】例えば、多気筒エンジンの内燃機関にあ
っては、各シリンダから一本毎の排気管が導き出され、
これら複数の排気管が集合部でまとまった後、消音器側
に到るようにパイプ(エキゾーストパイプ)が取り回さ
れている。すなわち各シリンダから排出された排気ガス
は、集合管によって集合した後、消音器へと送り込まれ
るようになっている。ところで自動二輪車の多気筒エン
ジンにおいては、特に高回転・高出力であることに因
み、排気ガスの流れもエンジン性能に著しく影響するこ
とから、上述した集合管には、以下のような種々の工夫
が施されている。
【0003】まず各シリンダから送り出されてくる排気
ガスには、各シリンダのサイクルに基づいて生起する、
流れの強弱(排気脈動と称される)が存在するものであ
り、排気ガスを順次効率よく集めて、消音器側へと排出
するためには、一般に、この排気脈動が集合部分におい
て重ならないように工夫されている。具体的には排気ガ
スが集合管に送り込まれてから集められるまでの、実質
的な移送長を各移送管ごとに異なるようにするものであ
り、これによって集合部における排気脈動のタイミング
を少しずつずらすようにしている。また各シリンダから
排出されてきた排気ガスを、円滑に消音器側へと案内す
べく、集合管内部の合流部に、ガイド部材を溶接等によ
って固定する工夫も併せて施されている。
【0004】このような構造に因み従来の集合管1′
は、例えば図7に示すように、ほぼ半割りした二股状の
金属素材Wを突き合わせて、その外周を溶接するととも
に、移送管4′の集合部5′に排気ガスGの流れを円滑
に集合方向に案内するガイド部材6′を別途固定する手
法が一般的であった。しかしながらこのような製造手法
は、以下のような点において問題があった。すなわち上
記手法では、二つの金属素材Wを最中合わせ状態に溶接
することから、必然的に溶接ビードが多く残存すること
となり、これが集合管1′の内部において比較的大きな
凹凸を形成した場合には、排気ガスGの流れが乱され、
スムーズに排気ガスGを排出できないことがあった。ま
た従来の製造手法では、適宜の形状に打ち抜かれた平板
状の金属素材Wを準備する工程、この金属素材Wを絞り
等によって曲成し半割り状の立体形状にする工程、半割
り状の金属素材Wを最中合わせ状態に溶接する工程、更
にはガイド部材6′の取付け工程等の、多くの工程を経
る必要があり、必然的に製造コストの削減に限界が生じ
ていたことも問題の一つであった。
【0005】
【開発を試みた技術的課題】本発明はこのような背景を
認識してなされたものであって、効率的に排気ガスを集
めて、消音器側に送るという集合管の本来の性能をより
向上させるとともに、工程の削減化を図り、コスト低減
に寄与する新規な集合管の製造手法を技術課題とするも
のである。
【0006】
【課題を解決するための手段】すなわち請求項1記載の
集合管の製造方法は、エンジンの排気を導いている複数
本の排気管に対して接続される複数の受入口と、消音器
側に接続される吐出口とを具え、エンジン側から送り出
された排気ガスを集合させた後、消音器側へと排出する
集合管を製造するにあたり、その工程は、複数の受入口
を実現し得る受入口展開長と、吐出口を実現し得る吐出
口展開長と、排気ガスを受入口から吐出口まで移送し得
る移送管長とを有するように、打ち抜かれた平板状の金
属素材を準備するブランク準備工程と、打ち抜かれた金
属素材を一対の対向型によって非シーム側の半面部を形
成するとともに、ほぼ移送管の長手方向に沿うように形
成されたシーム両端縁を、非シーム面に対してほぼ鉛直
に立ち上げる非シーム面形成工程と、ほぼ非シーム面の
みが形成された金属素材を、更に他の対向型によって、
残余のシーム側の半面部を形成するとともに、前記立ち
上げ形成されていたシーム両端縁を突き合わせるシーム
面形成工程と、突き合わされたシーム両端縁を、ほぼ移
送管の長手方向に沿うように溶接する溶接工程とを具え
ることを特徴として成るものである。この発明によれ
ば、立体的な集合管を形成する際、複数の受入口は対向
するブランク材を重ね合わせて形成するものの、全体的
には平板状のブランクをほぼ丸めるように形成するた
め、半割り状の金属素材を最中合わせ状態に溶接してい
た従来手法に比べ、溶接部位を格段に減少させ得る。こ
のため集合管の内部に残る溶接ビードの凹凸も格段に少
なくなり、排気ガスをより安定的に排出させ得る。また
溶接を要する部位が格段に減少することから、溶接工程
が大幅に簡略化できる。
【0007】また請求項2記載の集合管の製造方法は、
前記請求項1記載の要件に加え、前記非シーム面形成工
程と、シーム面形成工程とのうち、どちらか一方または
双方において、排気ガスの実質的な集合部に、受入口か
ら受け入れた排気ガスを吐出口に案内するガイド体を、
金属素材を管の内側に突出させて形成するようにしたこ
とを特徴として成るものである。この発明によれば、排
気ガスを効率的に集合させるガイド体は、集合管を形成
するブランク材を一部突き出して形成するため、別途ガ
イド体を用意する必要がなく、もちろんガイド体を溶接
等によって管内部に固定する必要もない。従って、金属
素材の歩留りを向上させるとともに、従来要していたガ
イド体の取付け工程を解消できる。
【0008】更にまた請求項3記載の集合管の製造方法
は、前記請求項1または2記載の要件に加え、前記非シ
ーム面形成工程と、シーム面形成工程とのうち、どちら
か一方または双方の工程には、複数の対向型が適用さ
れ、何段階かに分けて構成されることを特徴として成る
ものである。この発明によれば、例えば対向型を非シー
ム部(またはシーム部)の曲面形成段階と、ガイド体の
形成段階とに分けることができ、無理のない型構造を採
ることができる。もちろん必要に応じて曲面形成段階や
ガイド体の形成段階を更に細分化することが可能であ
り、その場合には幾分、型の数は増すが、所望の集合管
形状やガイド体等の管内構造を、より忠実に実現し得る
ものである。
【0009】また請求項4記載の集合管の製造方法は、
前記請求項1、2または3記載の要件に加え、前記複数
の受入口どうしの間には、対向するシーム面と非シーム
面との金属素材を重ね合わせ状態に形成した積層部が残
存することを特徴として成るものである。この発明によ
れば、複数の受入口の間に、この受入口を並列状につな
げるような積層部をそのまま残存させるため、この積層
部をあえて切除する必要がなく、工程削減に寄与する。
【0010】また請求項5記載の集合管は、エンジンの
排気を導いている複数本の排気管に対して接続される複
数の受入口と、消音器側に接続される吐出口とを具え、
エンジン側から送り出された排気ガスを集合させて消音
器側へと排出する集合管において、前記請求項1、2、
3または4記載の製造方法によって製造したことを特徴
として成るものである。この発明によれば、集合管の内
部に残る溶接ビードの凹凸が格段に減少し、排気ガスを
集合方向に効率的に流すことができる。また従来の半割
り状の金属素材を最中合わせ状態に接合する場合に比
べ、工程数を減少することができ、コストの低減化が達
成される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下本発明を図示の実施の形態に
基づいて説明する。説明にあたっては、まず本発明の製
造対象となる集合管1について説明した後、本発明の集
合管の製造方法について説明する。なお本明細書におい
て、集合管1を形成する上で出発素材となる金属素材
を、中間形成状態も含めWと符号を付すものである。
【0012】本発明の集合管1は、複数の排気管Eを介
してエンジンから送り出された排気ガスGを集合させ、
消音器M側へと排出するものであって、一例として図
1、2に示すように、複数の排気管E側に開口された複
数の受入口2(図示した例では二カ所)と、消音器M側
に開口された一カ所の吐出口3とを具えて成るものであ
り、それぞれの受入口2から受け入れられた排気ガスG
は、すべて一カ所の吐出口3に向かって移送される。
【0013】ここでこのように排気ガスGを受入口2か
ら吐出口3まで送り込む、それぞれの管を移送管4と定
義する。また本発明においては、受入口2が複数である
ことから、必然的に移送管4も複数存在するものであ
り、この複数の移送管4が移送途中で収束される部分、
すなわち集合管1の内部において排気ガスGが一カ所に
集められる部分を集合部5と定義する。なお移送管4の
端部すなわち受入口2と吐出口3とは、前後のパイプ
(エキゾーストパイプ)との取り付けを考慮して、幾分
太めに形成されている。
【0014】なお各シリンダから複数の排気管Eを介し
て送り出されてくる排気ガスGには、各シリンダのサイ
クルに基づいて生起する、流れの強弱(排気脈動と称さ
れる)が存在するものである。このため通常、集合管1
は、実質的な集合部5において、この排気脈動が重なら
ないようにすべく、受入口2から集合部5までの移送長
が、各移送管4毎に異なるように設定されている。ま
た、この集合部5においては、排気ガスGを受入口2か
ら吐出口3の方向に円滑に流すように案内するガイド体
6が形成されるものであり、例えばこのガイド体6によ
って、一つの受入口2から送られてきた排気ガスGが、
合流部5から他の受入口2に逆流することが防止され
る。なおこの実施の形態では、ガイド体6は、集合管1
を形成する金属素材Wの一部を管内部に突き出すように
して形成するものであり、別途、他の部材によって構成
するものではない。
【0015】更に本発明においては、ブランクと呼ばれ
る、ほぼ平板状の金属素材Wを出発素材として、このも
のを半ば丸めるように塑性変形させ、立体的な集合管1
を形成するため、複数の受入口2を形成するにあたって
は、対向する金属素材Wを重ね合わせており、この重ね
合わせ部分を積層部7と称する。因みにこの積層部7
は、集合管1の本来の性能に特に関与しないため、この
実施の形態では、特に切除することなく、受入口2ない
しは移送管4どうしを並列状態につなげるように、その
まま残すものである。またこのようなことから本発明に
係る集合管1は、最終的にブランク状の金属素材Wを移
送管4の長手方向に、ほぼ沿うように溶接するものであ
り、溶接のために突き合わされる両端部をシーム端縁S
とする。更に集合管1の両面のうち溶接痕が残存しない
半面側を非シーム面1A、溶接痕が残存する半面側をシ
ーム面1Bと定義する。
【0016】本発明に係る集合管1は以上にように構成
されるものであり、以下、本発明の集合管の製造方法に
ついて、図3から図5に従って説明する。なお各図にお
いて(イ)はワークたる金属素材Wの加工段階に応じた
斜視図、(ロ)は(イ)の斜視図に示した金属素材Wの
断面形状や、この形状を得るにあたって必要な対向型の
構造の一例を概略的に示す断面図である。
【0017】(1)ブランク準備工程(図3) この工程は、立体的な集合管1を形成する上で、出発素
材となる平板状の金属素材W(ブランク)を準備する工
程であり、このブランクは、上述した集合管1を形成す
る展開寸法を有するものである。具体的には例えば図3
(a)に示すように、受入口展開長L1と吐出口展開長
L2とを対向した二辺とするとともに、その二辺間の高
さが移送管長L3に相当する、概ね等脚台形状のものが
適用できる。もちろんブランクの概略形状は、必ずしも
このような等脚台形状に限定されるものではなく、図3
(b)に示すような受入口展開長L1、吐出口展開長L
2、移送管長L3をそれぞれ有した、概ね扇子状であっ
てももちろん構わない。
【0018】因みに上述したように一般の集合管1にお
いては、移送管4の長さがそれぞれ異なるため、ここで
の移送管長L3も一定ではなく、ブランクの部位に応じ
て長さが異なるものであり、それぞれの移送管4を実現
し得る長さを有するものである。なおブランクそのもの
を得るにあたっては、この準備工程に先立ち、一枚の金
属板材から適宜の形状や大きさの金属素材Wを打ち抜く
工程を、本工程に連続するように設けてもよいし、予め
適宜の形状や大きさに打ち抜かれたブランクをまとめて
供給しておいても構わない。
【0019】(2)非シーム面形成工程(図4) この工程は、ブランク状の金属素材Wに対して、集合管
1の非シーム面1Aを形成する工程であって、この段階
で金属素材Wは、溶接されない側のほぼ半面部分が曲面
形成されるとともに、相対的に両方のシーム端縁Sが非
シーム面1Aに対してほぼ鉛直に立ち上げられる。なお
この工程を行うにあたっては、一例として図4(b)に
示すように、非シーム面1Aを形成する非シーム面外型
21Aと、これに対向し非シーム面1Aの内側を形成す
る非シーム面内型21Bとを具えて成る対向型21によ
って行うものであり、双方の型の間に、金属素材Wを挟
み込み、絞りによって受入口2、吐出口3、移送管4、
積層部7等の非シーム部側を賦形するものである。
【0020】またこの非シーム面形成工程においては、
集合管1の内部に突出するガイド体6を、ほぼ同時に形
成することが可能であり、この場合には一例として図4
(c)に示すように、上記一対の対向型21に、ガイド
体6を賦形する部位が併せて形成される。もちろんこの
ような絞りに伴い、金属素材Wや型には相応の負荷が掛
かるものであり、このような負荷を軽減したい場合に
は、上述した非シーム面1Aを形成する工程や、ガイド
体6を形成する工程等を、更に細分化し、型を各段階に
分けて構成することも可能である。因みに対向型を細分
化した場合には、金属素材Wに対し、より忠実に非シー
ム面1Aを形成し得るものである。
【0021】(3)シーム面形成工程(図5) この工程は、ほぼ非シーム面1Aのみが形成された金属
素材Wに対して、集合管1のシーム面1Bを形成する工
程であって、この段階で金属素材Wは、立ち上げられて
いた、両方のシーム端縁Sが突き合わせ状態に丸められ
るとともに、集合管1のシーム面1B側、すなわち溶接
が施される残りの半面部が曲面形成される。なおこの工
程を行うにあたっては、一例として図5(b)に示すよ
うに、既に形成されている非シーム面1A側を、ほぼ全
面保持する非シーム面保持型23Aと、シーム面1Bを
形成するシーム面形成型23Bとを具えて成る対向型2
3によって行うものであり、双方の型の間に、金属素材
Wを挟み込み、絞りによって、受入口2、吐出口3、移
送管4、積層部7等のシーム面1B側を賦形するもので
ある。
【0022】なおここでも非シーム面形成工程と同様
に、集合管1の内部に突出するガイド体6を、ほぼ同時
に形成することが可能であり、その場合には、当然上記
シーム面形成型23Bに、ガイド体6を賦形する部位が
併せて形成される。また本工程を更に細分化し、複数の
対向型によってシーム面1Bを形成することももちろん
可能である。このように本実施の形態においては、非シ
ーム面形成工程や、シーム面形成工程において、ガイド
体6を併せて形成し得るため、従来要していたガイド体
6の溶接工程が削除できるとともに、金属素材Wの歩留
りも向上させ、今まで限界と考えられていたコスト低減
にも寄与するものである。
【0023】(4)シーム面の溶接工程(図5) この工程は、突き合わされた両側のシーム端縁Sを溶接
する工程であり、ほぼ金属素材W(この段階で金属素材
Wは、ほぼ集合管1の立体形状を有するものである)の
長手方法に沿うように、ここでは一例として吐出口3と
積層部7との間において、溶接が施される。なおこの溶
接は、上記シーム面形成工程が終了し、シーム面形成型
23Bを離反させた後、まだ金属素材W(集合管1)が
非シーム面保持型23Aに保持されたままの状態で行っ
ても良いし、金属素材W(集合管1)を非シーム面保持
型23Aから完全に取り出した後に行っても構わない。
【0024】このように本発明においては、溶接痕がほ
ぼ移送管4の長手方向に一本残るのみであるため、移送
管4内部に生じる溶接ビードの凹凸も極めて少なく、こ
れによって排気ガスGの流れが安定化する。また溶接個
所が少ないことに起因し、溶接工程の簡略化や溶接不良
の軽減化が図れ、製品外観も綺麗なものが提供され得
る。因みに受入口2(移送管4)どうしの間に形成され
る積層部7は、集合管1本来の機能に直接関与する部位
ではないため、この実施の形態においては、そのまま残
すものであるが、例えば本発明に係る集合管1をレース
仕様の自動二輪車に搭載すべく、特に徹底した軽量化等
が追求される場合等には、溶接工程の前後において、適
宜この積層部7を切除することが可能である。
【0025】
【他の実施の形態】本発明は以上述べた実施の形態を一
つの基本的な技術思想とするものであるが、更に次のよ
うな改変が考えられる。すなわち先の図1〜5に示した
実施の形態は、受入口2が二つのものを図示したが、三
つ以上の受入口2を有する形態も可能である。なお図6
には、一例として三つの受入口2を有する形態を示すも
のであり、この場合には両側のシーム端縁Sの溶接は、
吐出口3と中央の受入口2との間において施されるのが
一般的である。また上述した集合管1の形態は、どれも
各移送管4をほぼ同一平面に並列状態につなげたもので
あったが、各移送管4を螺旋状に配した、いわゆるスパ
イラル状やクローバ状に形成することも可能である。
【0026】
【発明の効果】まず請求項1記載の集合管の製造方法に
よれば、一枚の平板状に打ち抜かれた金属素材Wを、ほ
ぼ丸めるようにして立体的な集合管1を形成するため、
接合に要する溶接部位を格段に減少させ得る。これによ
って、集合管1の内部に生じる溶接ビードの凹凸が格段
に減り、排気ガスGをより効率的に消音器M側に導くこ
とができる。また溶接個所が少なくなることに伴い、溶
接不良を生じ難くし、また溶接痕などに起因する外観上
の仕上がりの劣化を解消し得る。
【0027】また請求項2記載の集合管の製造方法によ
れば、排気ガスGを安定的に排出するガイド体6は、金
属素材Wの一部を管の内側に突き出すようにして形成す
るため、ガイド体6を別部材として用意したり、これを
管内部に固定する溶接等の必要がなく、製造工程を削減
でき、コスト低減化が達成される。
【0028】更にまた請求項3記載の集合管の製造方法
によれば、非シーム面形成工程やシーム面形成工程は、
それぞれ複数の対向型によって目的の形状を段階的に形
成して行くことが可能であり、金属素材Wや型そのもの
に無理のない構造が採り得る。
【0029】また請求項4記載の集合管の製造方法によ
れば、受入口を複数形成するために要した積層部をあえ
て取り除く必要がなく、工程数の削減化や簡略化に寄与
する。
【0030】また請求項5記載の集合管によれば、管内
部の凹凸を減少させ、効果的に排気ガスGを消音器M側
に送り出すことができる。また溶接個所が少ないことや
ガイド体6の取付け工程を特に要しないことから、充分
な低コスト化が達成され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る集合管を消音器の前段に取り付け
た状態を示す斜視図(a)、並びにこの集合管を拡大し
て示す斜視図(b)、並びに本図(b)におけるA−A
線から視た断面図(c)である。
【図2】本発明に係る集合管を非シーム面から視た投影
図(a)、並びに本図(a)におけるB−B線、及びC
−C線から視た断面図(b)、(c)である。
【図3】ブランク準備工程によって供給される金属素材
の一例を示す斜視図(a)、(b)と、その断面形状を
示す説明図(c)である。
【図4】非シーム面形成工程によって非シーム面が形成
された金属素材を示す斜視図(a)と、この工程を行う
際の型構造の一例を示す説明図(b)、(c)である。
【図5】シーム面形成工程によってシーム面が形成され
た金属素材(集合管)を示す斜視図(a)と、この工程
を行う際の型構造の一例を示す説明図(b)である。
【図6】受入口が三つ開口された集合管を示す斜視図で
ある。
【図7】半割り状の金属素材を最中合わせ状態に溶接し
て形成する、従来の集合管を示す斜視図(a)、並びに
本図(a)におけるD−D線から視た断面図(b)であ
る。
【符号の説明】
1 集合管 1A 非シーム面 1B シーム面 2 受入口 3 吐出口 4 移送管 5 集合部 6 ガイド体 7 積層部 21 対向型 21A 非シーム面外型 21B 非シーム面内型 23 対向型 23A 非シーム面保持型 23B シーム面形成型 L1 受入口展開長 L2 吐出口展開長 L3 移送管長 E 排気管 G 排気ガス M 消音器 S シーム端縁 W 金属素材

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの排気を導いている複数本の排
    気管に対して接続される複数の受入口と、消音器側に接
    続される吐出口とを具え、エンジン側から送り出された
    排気ガスを集合させた後、消音器側へと排出する集合管
    を製造するにあたり、その工程は、 複数の受入口を実現し得る受入口展開長と、吐出口を実
    現し得る吐出口展開長と、排気ガスを受入口から吐出口
    まで移送し得る移送管長とを有するように、打ち抜かれ
    た平板状の金属素材を準備するブランク準備工程と、 打ち抜かれた金属素材を一対の対向型によって非シーム
    側の半面部を形成するとともに、ほぼ移送管の長手方向
    に沿うように形成されたシーム両端縁を、非シーム面に
    対してほぼ鉛直に立ち上げる非シーム面形成工程と、 ほぼ非シーム面のみが形成された金属素材を、更に他の
    対向型によって、残余のシーム側の半面部を形成すると
    ともに、前記立ち上げ形成されていたシーム両端縁を突
    き合わせるシーム面形成工程と、 突き合わされたシーム両端縁を、ほぼ移送管の長手方向
    に沿うように溶接する溶接工程とを具えることを特徴と
    する集合管の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記非シーム面形成工程と、シーム面形
    成工程とのうち、どちらか一方または双方において、排
    気ガスの実質的な集合部に、受入口から受け入れた排気
    ガスを吐出口に案内するガイド体を、金属素材を管の内
    側に突出させて形成するようにしたことを特徴とする請
    求項1記載の集合管の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記非シーム面形成工程と、シーム面形
    成工程とのうち、どちらか一方または双方の工程には、
    複数の対向型が適用され、何段階かに分けて構成される
    ことを特徴とする請求項1または2記載の集合管の製造
    方法。
  4. 【請求項4】 前記複数の受入口どうしの間には、対向
    するシーム面と非シーム面との金属素材を重ね合わせ状
    態に形成した積層部が残存することを特徴とする請求項
    1、2または3記載の集合管の製造方法。
  5. 【請求項5】 エンジンの排気を導いている複数本の排
    気管に対して接続される複数の受入口と、消音器側に接
    続される吐出口とを具え、エンジン側から送り出された
    排気ガスを集合させて消音器側へと排出する集合管にお
    いて、前記請求項1、2、3または4記載の製造方法に
    よって製造したことを特徴とする集合管。
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